En el presente documento se presenta el diseño, pretotipado (prueba de concepto) y verificación funcional cinemática en el desarrollo de una prótesis para amputaciones parciales de dedo índice siguiendo la metodología de diseño VDI 2221. El dispositivo creado permite realizar los movimientos de flexión y extensión usando la energía cinética de la falange restante del dedo índice. El diseño de la prótesis es totalmente mecánico, es decir que usa la energía cinética de la falange restante del dedo para ser activado. Para realizar los movimientos de flexión y extensión se usó mecanismos por cable, en este caso se usaron dos tipos de cable: uno rígido y uno elástico. El cable rígido es usado para dirigir la energía cinética desde la falange restante del dedo hacía la prótesis y el cable elástico es usado para almacenar energía potencial cuando la prótesis se encuentra totalmente en flexión; esta energía es liberada cuando la prótesis deja de estar en flexión. El diseño de la prótesis incluye un mecanismo de pívot para permitir el giro de las falanges. Finalmente, se verificó la funcionalidad de la prótesis. Primero, se creó un protocolo de pruebas, para que las pruebas puedan ser repetibles y reproducibles, y un parante para la prótesis, para mantener fija la prótesis. Seguido de ello, se realizaron los videos activando la prótesis y se seleccionó el de mejor resolución. Por último, se procesó el video en el software Kinovea, como resultado se consiguió datos y gráficas de los ángulos de flexión, velocidad angular y aceleración angular de las articulaciones de la prótesis. Los resultados de este análisis cinemático demostraron que la prótesis alcanza ángulos de flexión máxima de 84°, 92.2° y 76.75° en las articulaciones metacarpofalángicas, interfalángicas proximales e interfalángicas distales (MCP, PIP y DIP respectivamente), lo cual está dentro de los rangos permitidos según la literatura. Además, las gráficas de velocidad y aceleración angular son comparables con las encontradas en la literatura, demostrando la repetitividad de los datos encontrados. Teniendo en cuenta ello, se demostró la funcionalidad de la prótesis y que este simula el movimiento natural de los dedos.

Un grave problema en los adultos mayores son los efectos adversos luego de caídas no atendidas inmediatamente. Según estadísticas, las caídas son uno de los principales factores que ocasionan severos daños físicos, psicológicos y sociales, e incluso provocan la muerte, en las personas de la tercera edad. Este problema es particularmente importante dado el incremento porcentual de ancianos en la población mundial, así como por la situación de vulnerabilidad y abandono en la que se suelen encontrar dentro de nuestra agitada sociedad. La solución propuesta reduce los efectos negativos de las caídas en ancianos mediante un sistema portátil, no invasivo y de bajo costo, usando dispositivos electrónicos comerciales disponibles en el mercado. Este sistema, adecuadamente sujeto a la persona, detecta la caída y genera una alerta hacia un teléfono móvil. De esta manera, la persona que reciba la alerta logra enterarse del evento y puede tomar acción inmediata para lograr la pronta atención del anciano. El tema de tesis contempla no solo el diseño e implementación integral del sistema, sino también la realización de pruebas funcionales para determinar la eficacia del sistema. Las pruebas son limitadas, o bajo condiciones controladas, dado el tipo de pacientes involucrados. El desarrollo del sistema incorpora el uso de dispositivos y tecnologías muy actuales, tales como sensores de aceleración de tipo microelectromecánico (MEMS), microcontroladores de uso industrial del fabricante ATMEL con interfaces seriales síncronas y asíncronas, módulos Bluetooth para la comunicación inalámbrica del microcontrolador y la generación de alarmas y envío de alertas por la red GSM de telefonía móvil usando mensajes cortos de texto (SMS). / A major problem in older adults is the adverse effects of falling after unattended time. According to statistics, falls are a major factor in serious injury and even death in the elderly. This problem is particularly important given the state of prostration and oblivion founded the older person in our hectic society. The solution proposed to reduce the negative impact of falls in the elderly is a portable electronic system, noninvasive and low cost using commercially available devices on the market. This system, properly attached to the patient, have the capacity to detect the fall of the old and generate an alert via mobile phone. So, the person receiving it will take action and achieve the prompt attention of the elderly. The thesis project includes not only comprehensive design and implementation of the system, but also the execution of functional tests, as far as possible considering the type of patients involved, to determine the effectiveness of the system. The development of the system incorporates the use of very current devices and technologies, such as acceleration sensors of the type micro-electromechanical (MEMS), ATMEL industrial microcontrollers with synchronous and asynchronous serial interfaces, Bluetooth modules for wireless communication between microcontrollers and mobile phone and the generation of alarms and alerts sent by the GSM mobile network using short text messages (SMS). / Tesis

Se realizó un estudio de la forma de operación de los equipos generadores de oxígeno por proceso PSA, aplicables a concentradores de oxígeno medicinales, tanto en el diseño tradicional, como las nuevas tendencias en investigación. Se identificó que los parámetros técnicamente viables de modificar correspondían a 4 de entre 17 evaluados. Tras el diseño y construcción de un prototipo de pruebas acorde a la necesidad, y bajo las exigencias de trabajo durante la pandemia del Covid19; limitaciones en actividades como movilidad, compras locales, importaciones, presupuesto, y un periodo de entrega de pocas semanas, los 4 parámetros evaluados; tipo de zeolita, presión de base de la columna, tiempos del ciclo y orificio de regeneración. fueron tratados de forma preexperimental y aleatoria a fin de determinar su orden de influencia en el sistema. Posteriormente, fueron modificados en virtud de su grado de influencia en el sistema, a fin de determinar un punto “óptimo”, el cual finalmente fue analizado de forma más rigurosa estadísticamente. Se determinó que, si bien solo fue posible alcanzar la meta de producción en un 70 %, bajo las condiciones de diseño y operación especificadas, se pudo lograr un factor de aprovechamiento del adsorbente de aproximadamente 356 lb de adsorbente por tonelada de oxígeno con 82 % de pureza al día. El documento se divide en cuatro capítulos. El primero, correspondiente a la investigación del estudio de la tecnología. El segundo capítulo aborda las tareas de diseño del prototipo para pruebas, finalizado en una sección de planos. El tercer capítulo, aborda la problemática de la manufactura, así como la metodología experimental a aplicar y la instrumentación requerida. Finalmente, el cuarto capítulo, aborda la parte netamente experimental de toma y tratamiento de datos.

En el presente trabajo se ha desarrollado un modelo de protocolo guía de actividades enfocado en el proceso de evaluación del rendimiento y seguridad del equipo concentrador de oxígeno COVOX. Los ensayos diseñados permiten cuantificar la precisión, exactitud y nivel de riesgo del equipo, esto en base a estándares normativos aplicables. La ejecución de las pruebas se realizó en un ambiente controlado, el cual junto con equipos de medición y medidas de control de riesgos adecuadas permitieron realizar las mediciones de manera eficaz. Posteriormente, se realiza la etapa de análisis de datos empleando Python, un software de programación aplicado para ciencias de datos, con el cual se realizaron los cálculos estadísticos y gráficas empleadas en el formato de reporte final de calibración por cada equipo evaluado. Este trabajo considera una síntesis de la adopción, modificación de estudios similares, descritos en la literatura científica, teniendo en consideración la metodología aplica para la obtención y procesamiento de datos, además de los cuidados necesarios para preservar la integridad del equipo de trabajo e instrumentos de medición. Del mismo modo que otros trabajos, el presente estudio representa el esfuerzo de la academia por ofrecer una solución al país, en medio de la crisis de salud mundial por COVID-19 que dio a conocer el aporte de diversas instituciones, en ramas de la investigación, y su importancia para preservar la salud y la vida.

En este trabajo se muestra una propuesta de diseño conceptual de un dispositivo antebrazo (cubito-radial) para una prótesis mioeléctrica transradial proximal usando mecanismos paralelos, teniendo en cuenta los tres grados de libertad existentes en la muñeca (abducción–aducción, flexión–extensión y pronación–supinación). El documento aborda la problemática y necesidad evidente de desarrollar dispositivos de este tipo en el entorno peruano. Para ello se tuvieron en cuenta datos estadísticos sobre la condición de los amputados en el Perú. Asimismo, se investigó sobre tecnologías similares disponibles para tener una base sobre la cual abordar la resolución de esta problemática. Una vez realizado un estudio exhaustivo se recopiló la información más relevante con la cual se desarrollaron los requerimientos que el diseño debe satisfacer, tales como los rangos de los grados de libertad, dimensiones geométricas, seguridad, entre otros. Posteriormente, se procedió a generar tres posibles soluciones teóricas (soluciones conceptuales) que fueron evaluadas, técnica y económicamente, para determinar lo que sería la base de este diseño conceptual. Luego, se analizaron los posibles proyectos preliminares basados en el concepto de solución óptimo. De estos solo uno fue escogido debido a que tuvo los mejores resultados en una segunda evaluación técnica y económica. Finalmente, se pudo obtener satisfactoriamente un concepto de solución y un proyecto preliminar óptimo, o diseño conceptual, utilizando como base la norma VDI 2221 como metodología de diseño.

En el presente trabajo de investigación se ha realizado el diseño conceptual (en base a la norma VDI 2221) de un exoesqueleto para asistir y proteger la articulación de la rodilla al correr. Este diseño ha sido seleccionado entre varias alternativas de solución luego de una evaluación técnica-económica basada en criterios considerados importantes para un exoesqueleto de este tipo. Se ha realizado una breve revisión de la anatomía, fisiología y biomecánica de los miembros inferiores del cuerpo humano. Así mismo, se han evaluado las necesidades que tendría el usuario del exoesqueleto en mención, así como algunos de los parámetros más importantes al momento de correr. De esta manera, se han determinado los requerimientos con los que debe cumplir el dispositivo mencionado. Se han investigado diversos exoesqueletos y se han estudiado los componentes utilizados en estos. Además, se han hecho comparaciones entre los tipos de actuadores que suelen ser usados y también entre algunas configuraciones especiales de estos. De esta forma, se determinaron los componentes que pueden cumplir con las funciones de la matriz morfológica para cada dominio (mecánico, eléctrico – electrónico y de control). Se presentan también las alternativas para la estructura de funciones y se elige aquella considerada óptima, a partir de la cual se han elaborado las matrices morfológicas respectivas y se han propuesto las alternativas de solución que cumplen con el objetivo general de este trabajo.

The diabetic foot is a complication that stems from diabetes when it is not properly managed. The underlying biomechanical changes that occur inside the plantar tissue as a result of glycation when a person begins to develop this complication suggest that there is a change in its elasticity and hardness. Consequently, these changes could be estimated quantitatively with elastography, which comprises many modalities that can be implemented with a magnetic resonator, an ultrasound equipment, among other devices. One of these modalities relies on the generation of a reverberant shear wave field inside the tissue or medium of interest, called reverberant shear wave elastography (RSWE). In that sense, the literature is scarce pertaining diabetic foot research with ultrasound elastography, while the RSWE modality is still in its early stages. The main objective of this work focuses on assessing the clinical application feasibility of this novel elastography technique by characterizing the elasticity of regions of the foot plant.

El presente trabajo de investigación detalla el procedimiento realizado para desarrollar una propuesta de diseño conceptual de una silla de ruedas con posicionamiento bípedo para personas parapléjicas. Utilizando la metodología VDI 2221 de la Norma Alemana se realizó el proceso de investigación, planteamiento y selección necesaria para obtener el diseño conceptual. Se inició con el planteamiento de la problemática y dificultades que tienen las personas parapléjicas al realizar actividades comunes que no tendría una persona que puede pararse, seguido del estado del arte respectivo para recabar información de dispositivos e investigaciones previas relacionadas al desarrollo o diseño de sillas de ruedas bipedestadoras o similares que simulen el movimiento de una persona al levantarse y mantener dicha posición, así como de la biofísica del ser humano que deberá tomarse en cuenta para el desarrollo del dispositivo. Con la información recabada se detallaron los requerimientos del dispositivo como geometría, peso o dinámica, junto con la estructura de funciones para controlar, energizar o realizar movimientos mecánicos que deberá seguir el dispositivo. Con ello, se realizó la búsqueda de actuadores tal como el actuador lineal, sensores de voltaje para la batería y otros dispositivos necesarios para desarrollar las matrices morfológicas que distinguen cada propuesta de solución. Destacando el uso de un actuador lineal eléctrico que logrará soportar todo el peso durante el movimiento, el cual junto con un acelerómetro permitirán un mayor control y suavidad a la hora del movimiento del usuario durante el cambio de posición. Finalmente, se detalló cada una de las propuestas de solución, de las cuales se hizo una evaluación técnica y económica evaluando complejidad, facilidad de uso, ergonomía y costes para obtener una propuesta ganadora. Siendo esta propuesta mejorada y detallada en mayor profundidad en sus uniones, distribución de piezas y componentes para obtener el diseño conceptual que cumpla adecuadamente con los requerimientos y funcionamiento esperado del dispositivo.

El trasplante renal es el tratamiento de elección para pacientes con enfermedades renales en fase terminal. Por este motivo, el monitoreo de los receptores del trasplante es crucial para poder evitar la posible disfunción del injerto, la cual puede conducir a la pérdida de este. La causa más común de falla en el aloinjerto renal es la nefropatía crónica por aloinjerto, caracterizada por un proceso de fibrosis intersticial y atrofia tubular (IFTA). Por tanto, el presente estudio busca realizar un análisis del coeficiente de retrodispersión promedio (aBSC), así como de los parámetros de ultrasonido cuantitativo (QUS) derivados de este, los cuales son el diámetro de dispersión efectivo (ESD) y la concentración acústica efectiva (EAC). Esto con el objetivo de desarrollar un modelo de solución que permita diagnosticar la presencia de inflamación o IFTA en aloinjertos renales de manera temprana a partir del uso de tres clasificadores estadísticos (regresión logística, SVM y random forest).

El siguiente trabajo de investigación presenta una metodología para la implementación de accesorios de ventilación no invasiva (VNI) al ventilador mecánico MASI, ventilador de emergencia elaborado para suplir la falta de estos durante la pandemia de COVID-19. El trabajo aborda la problemática que surge al MASI no contar con una óptima cualidad no invasiva totalmente implementada debido a su corto tiempo de desarrollo. La cual permita atender pacientes en primera línea o apoye en su recuperación post estancia en las unidades de cuidados intensivos. Para cubrir la necesidad identificada se elaboró un protocolo de pruebas con el objetivo de encontrar el accesorio que se acople mejor a MASI. Entre los que fueron probados están la máscara facial, la cánula de alto flujo y el casco de ventilación. Luego de ello se realizó un análisis para determinar el de mejor acoplamiento donde, en base a estos primeros resultados, se realizaron correcciones al protocolo para reducir los errores encontrados. Finalmente, en base a lo observado en el comportamiento de VNI de MASI, se hicieron propuestas de modificaciones de software y hardware para mejorar los aspectos de no invasividad de MASI, así como recomendaciones de uso del ventilador en modo de VNI en su estado actual basándose en los resultados obtenidos en las experimentaciones.